13日晚，胡宗南很早就入睡了，这天叶丽翟因大儿子胡为真生病发烧，回家照应，由胡宗南过去的部属袁学善留在病房中看护。14日凌晨3时许，睡梦中的胡宗南突然发出一声惊叫，一双手高高举起。袁学善呼之不应，按其高高举起的手臂时，已经硬硬的不能弯曲，他赶忙按铃召医生来，医生立即为胡宗南注强心针并用氧气罩，叶丽翟闻讯后急忙率子女从家中赶来医院，可此时胡宗南已进入弥留状态，终无一言。3时50分，胡宗南死于心脏病，享年66岁。
2月16日，台湾当局组成了“胡宗南治丧委员会”，以国民党的两位军事元老、“战略顾问委员会”正、副主任何应钦、顾祝同担任治丧委员会的正、副主任，台湾当局军政大员，以胡宗南的好友、同学、部属共40余人为治丧委员会委员。第二天，胡宗南的悼念会在台北市极乐殡仪馆举行，前来吊唁的有台北各界人士3000多人。
蒋介石以国民党总裁与“国民政府总统”的身份，为胡宗南颁赐了“功著旗常”的挽额，又与“行政院长”陈诚一道颁发了第1458号旌忠状以“永垂式范”，并追赠胡宗南为“一级上将”。